Forbedrede termoelektriske materialer med atomlagsaflejring

Forskere ved Aalto University School of Chemical Technology har anvendt atomic layer deposition (ALD) teknik til syntese af termoelektriske materialer. Konvertering af spildenergi til elektricitet, disse materialer er et lovende middel til at producere energi omkostningseffektivt og uden kuldioxidemissioner i fremtiden.

Ved hjælp af atomlagsaflejring, tynde film med en tykkelse på ca. 100 nm blev syntetiseret ud fra zinkoxid, et velkendt termoelektrisk materiale. Aluminium eller fosfor blev også tilsat til de tynde zinkoxidfilm i lave koncentrationer, hvilket forbedrede materialets termoelektriske egenskaber uden at ændre dets krystalstruktur.

Syntesemetoden var velegnet til tyndfilmvækstprocesser, der kræver særlig præcision. I fremtiden, det kan bruges til at fremstille forskellige nanostrukturer for at forbedre materialets termoelektriske egenskaber yderligere.

'Den samtidige optimering af forskellige termoelektriske egenskaber, såsom termisk og elektrisk ledningsevne og Seebeck-koefficient, er udfordrende, fordi en forbedring af en ejendom typisk fører til forringelse i en anden. Men nanostrukturer produceret af atomlagsdepositionsteknikken vil hjælpe os med at overvinde dette problem, ' forklarer Tommi Tynell, en ph.d.-kandidat.

Elektricitet ud af spildvarme i huse

Generatorer baseret på termoelektriske fænomener er enkle og pålidelige enheder, der også er velegnede til akavede rum. Materialerne, der bruges i deres moduler, gør alt arbejdet med at omdanne termisk energi til elektricitet.

I fremtiden, de kan f.eks. bruges i beboelsesejendomme, hvor når de monteres i vægge, de kan omdanne varme til elektricitet. I køretøjer, termoelektriske generatorer kan hjælpe med at reducere brændstofforbruget. Hvis en generator fremstillet af termoelektriske materialer er installeret i nærheden af ​​en menneskekrop, det omdanner den varme, som kroppen genererer, til energi.

Termoelektriske materialer er allerede blevet anvendt til f.eks. fremstilling af campingkøleskabe. Nye materialer, imidlertid, skal udvikles, fordi de nuværende er dyre såvel som noget giftige.

To forskningsartikler er for nylig blevet publiceret om emnet i de videnskabelige publikationer Journal of Materials Science og Journal of Vacuum Science and Technology A .